Космическая навигация по пульсарам
Download
1 / 19

Космическая навигация по пульсарам - PowerPoint PPT Presentation


  • 221 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Космическая навигация по пульсарам. Александр Родин Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН rodin@prao.ru. План доклада. Отличие от спутниковых навигационных систем. Свойства пульсаров. Точность регистрации пульсарных импульсов. Принцип определения местоположения.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha

Download Presentation

Космическая навигация по пульсарам

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Космическая навигация по пульсарам

Александр Родин

Пущинская радиоастрономическая обсерватория АКЦ ФИАН

rodin@prao.ru


План доклада

  • Отличие от спутниковых навигационных систем.

  • Свойства пульсаров.

  • Точность регистрации пульсарных импульсов.

  • Принцип определения местоположения.

  • Блок-схема пульсарной навигационной системы.

  • Заключение

Патент № 3780345: A.Rodin, M.Sekido, Yu.Ilyasov, M.Imae, “Space navigation with pulsars”, 2006


Отличие от спутниковых навигационных систем(Rodin, Sekido, Ilyasov, Imae, 2006)

  • Сигнал от пульсара не содержит никакой дополнительной информации, кроме собственно периодичности.

  • Пульсары крайне слабы, что приводит к длительным временам накопления для обеспечения приемлемого значения сигнал/шум.

  • До пульсаров хорошо известны только их угловые координаты. Расстояния до пульсаров известны с гораздо худшей точностью.

  • Пульсары обладают собственными нерегулярностями вращения, которые вызываются различными астрофизическими причинами. Такие нерегулярности можно рассматривать как аналог режима избирательного доступа, который не может быть отключён.


Свойства пульсаров

Плотность потока (1.4 ГГц): от 0.024до 1100 мЯн

(каталог > 2000 пульсаров).

1 Ян (Jy) = 10-26 Вт/(м2 Гц)

Плотность потока для некоторых пульсаров как функция частоты (Sala, Uruella, Villares et al, 2004).


Свойства пульсаров

  • Период: от 1.39 мс до ~ 8 сек. Большинство миллисекундных пульсаров в двойных системах. У некоторых пульсаров наблюдаются глитчи:

Изменения периода у четырёх рентгеновских пульсаров

(White et al, 1995).


Свойства пульсаров

галактические координаты

эклиптические координаты

Распределение пульсаров по небу

(Sala, Uruella, Villares et al, 2004).


Свойства пульсаров

Отношение сигнал/шум

Отношение с/ш как функция частоты для 15 пульсаров

(Sala, Uruella, Villares et al, 2004).


Свойства пульсаров

Яркостная температура Галактики на частоте 150 МГц в галактических координатах. Контуры от 200 до 3000К.


Свойства пульсаров

Карта неба в рентгеновских лучах по данным спутника ROSAT

(Snowden et al 1997).

10-6 ед./сек/угл.мин2


Точность регистрации пульсарных импульсов

~ W / SNR

Tsys–системная температура (К),

B – полоса приема (Гц),

τ – время накопления (сек),

W – ширина импульса (сек),

P – период пульсара (сек),

S – плотность потока (Ян),

G – усиление антенны (Ян/К).


Точность регистрации пульсарных импульсов

PSR 1821-24

PSR J2124-3358


Принцип определения местоположения

(Rodin et al, 2006)

задержка Рёмера

поправка за сферичность фронта

дисперсионная задержка (для радиопульсаров)

релятивистская поправка

где


Принцип определения местоположения

Пульсар

Pc

R

вычисляется

КА

измеряется

Сферический фронт сигнала

SSB


Принцип определения местоположения

- изменение наблюдаемой частоты вращения пульсара

- изменение производной частоты вращения пульсара

- набег вращательной фазы при коррекциях орбиты

Необходим акселерометр на борту КА!


V/c

Изменение направления

1 %

5 %

10%

30'

Принцип определения местоположения

- коррекция частоты бортового стандарта частоты

- учёт аберрации

,

,

,


Блок-схема пульсарной навигационной системы

A

Pulsar 1 signal

Pulsar 1

Space craft

B1

Pulsar 2 signal

Raw data

Pulsar 3 signal

Pulsar 2

B2

Control data

GPS (GLONASS) satellite

Mission control center

UTC scale

Pulsar 3

B3

UTC scale

Pulsar list

Space craft coordinates

and distance

TOA data

Radio (X-ray) telescope

Data processing center

Pulsar observation center


START

Блок-схема пульсарной

навигационной системы

Enter raw TOA of pulse

Transform TOA from spacecraft time scale

to SSB scale

Removing timing noise dtnoise from TOA

Reduction of TOA to SSB

Calculation of Ai= c (ti – ti’) and r

Estimating deviation of measured position from predicted

YES

r - rpredict >

NO

Store the calculation result

Orbit correction

NO

End of navigation

YES

(To space craft)

END


Заключение

  • Предложена навигационная система, основанная на приёме сигналов от пульсаров.

  • Определены основные требования к регистрирующей аппаратуре.

  • Разработан алгоритм определения местоположения.


ad
  • Login